JP7363439B2 - Walking aid device and its control method - Google Patents
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Description
本発明は、歩行補助装置、及びその制御方法に関する。 The present invention relates to a walking assist device and a control method thereof.
特許文献1には、歩行動作を補助する歩行支援装置が開示されている。歩行支援装置は、アクチュエータと一方向ダンパとを備えている。アクチュエータは、下腿リンクにトルクを加える。一方向ダンパは、膝屈曲方向の回転に抵抗力を発生し、膝伸展方向に対して抵抗力を発生しない。一方向ダンパは、自由な回転を許容するフリーモード、抵抗力を与えるダンパモード、回転を禁止するロックモードの順で繰り返されるように制御されている。
このような歩行支援装置は、ユーザの脚部に固定されるため、小型化、軽量化を図ることが望まれる。さらに、歩行動作をより適切に補助するように制御することが望まれる。 Since such a walking support device is fixed to a user's leg, it is desirable to reduce the size and weight of the device. Furthermore, it is desired to perform control to more appropriately assist walking motion.
本実施形態にかかる歩行補助装置は、ユーザの脚部に装着される歩行補助装置であって、前記脚部の膝関節の屈曲方向に抵抗力を与えるダンパと、前記ユーザの歩行サイクルにおける切替タイミングを検出するために設けられたセンサと、第1のモードと前記第1のモードよりも前記抵抗力が強くなる第2のモードとが交互に繰り返されるように、前記切替タイミングに応じて前記ダンパのモードを切替える制御部と、を備えたものである。 The walking assist device according to the present embodiment is a walking assist device that is attached to a leg of a user, and includes a damper that applies a resistance force in a bending direction of a knee joint of the leg, and a switching timing in the walking cycle of the user. a sensor provided to detect the damper according to the switching timing so that the first mode and the second mode in which the resistance force is stronger than the first mode are alternately repeated. and a control section for switching the mode.
上記の歩行補助装置では、前記歩行サイクルの全体において、前記ダンパがロックしないようにしてもよい。 In the walking assist device described above, the damper may not be locked during the entire walking cycle.
上記の歩行補助装置において、前記ダンパは、前記膝関節の伸展方向においてフリーとなる一方向ダンパであってもよい。 In the walking assist device described above, the damper may be a one-way damper that is free in the direction of extension of the knee joint.
上記の歩行補助装置において、前記センサがユーザのすね角度を測定してもよい。 In the walking aid device described above, the sensor may measure the user's shin angle.
上記の歩行補助装置において、前記センサが、床面までの距離を測定してもよい。 In the walking aid device described above, the sensor may measure a distance to a floor surface.
上記の歩行補助装置において、前記第1のモードでは、前記ダンパがフリーとなって、前記抵抗力が0となるようにしてもよい。 In the walking assist device described above, in the first mode, the damper may be free and the resistance force may be zero.
上記の歩行補助装置は、前記膝関節へのアシスト力を発生するアクチュエータが設けられていないことが好ましい。 It is preferable that the walking assist device described above is not provided with an actuator that generates an assist force to the knee joint.
上記の歩行補助装置は、前記歩行補助装置が取得したデータを外部機器に送信する送信部をさらに備えていてもよい。 The above walking assist device may further include a transmitter that transmits the data acquired by the walking assist device to an external device.
上記の歩行補助装置には、前記センサ又は前記制御部に電源を供給する太陽電池が設けられており、前記太陽電池の受光部が前記歩行補助装置の表面に設けられていてもよい。 The above-mentioned walking aid device may be provided with a solar cell that supplies power to the sensor or the control section, and a light receiving section of the solar cell may be provided on the surface of the walking aid device.
本実施形態にかかる歩行補助装置の制御方法は、ユーザの脚部に装着される歩行補助装置の制御方法であって、前記歩行補助装置は、前記脚部の膝関節の屈曲方向に抵抗力を与えるダンパと、前記ユーザの歩行サイクルにおける切替タイミングを検出するために設けられたセンサと、前記切替タイミングに応じて前記ダンパのモードを切替える制御部と、を備え、第1のモードと前記第1のモードよりも前記抵抗力が強くなる第2のモードとが交互に繰り返されるように、制御されるものである。 A method for controlling a walking assist device according to the present embodiment is a method for controlling a walking assist device attached to a leg of a user, wherein the walking assist device applies a resistance force in a bending direction of a knee joint of the leg. a damper that provides a damper, a sensor provided to detect switching timing in the user's walking cycle, and a control unit that switches the mode of the damper according to the switching timing, The second mode in which the resistance force is stronger than the first mode is controlled so that the second mode is alternately repeated.
上記の制御方法では、前記歩行サイクルの全体において、前記ダンパがロックしないようにしてもよい。 In the above control method, the damper may not be locked during the entire walking cycle.
上記の制御方法において、前記ダンパは、前記膝関節の伸展方向においてフリーとなる一方向ダンパであってもよい。 In the above control method, the damper may be a one-way damper that is free in the direction of extension of the knee joint.
上記の制御方法において、前記センサがユーザのすね角度を測定してもよい。 In the above control method, the sensor may measure the user's shin angle.
上記の制御方法において、前記センサが、床面までの距離を測定してもよい。 In the above control method, the sensor may measure a distance to a floor surface.
上記の制御方法において、前記第1のモードでは、前記ダンパがフリーとなって、前記抵抗力が0となるようにしてもよい。 In the above control method, in the first mode, the damper may be free and the resistance force may be zero.
上記の制御方法において、前記歩行補助装置は、前記膝関節へのアシスト力を発生するアクチュエータが設けられていないことが好ましい。 In the above control method, it is preferable that the walking assist device is not provided with an actuator that generates an assist force to the knee joint.
上記の制御方法において、前記歩行補助装置が取得したデータを外部機器に送信するようにしてもよい。 In the above control method, the data acquired by the walking assist device may be transmitted to an external device.
上記の制御方法において、前記歩行補助装置には、前記センサ又は前記制御部に電源を供給する太陽電池が設けられており、前記太陽電池の受光部が前記歩行補助装置の表面に設けられていてもよい。 In the above control method, the walking assist device is provided with a solar cell that supplies power to the sensor or the control section, and a light receiving section of the solar cell is provided on a surface of the walking assist device. Good too.
本実施形態によれば、簡素な構成で、適切に歩行動作を補助することができる歩行補助装置、及びその制御方法を提供することができる。 According to the present embodiment, it is possible to provide a walking assist device that can appropriately assist walking motion with a simple configuration, and a control method thereof.
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、特許請求の範囲に係る発明を以下の実施形態に限定するものではない。また、実施形態で説明する構成の全てが課題を解決するための手段として必須であるとは限らない。説明の明確化のため、以下の記載及び図面は、適宜、省略、及び簡略化がなされている。各図面において、同一の要素には同一の符号が付されており、必要に応じて重複説明は省略されている。 The present invention will be described below through embodiments of the invention, but the claimed invention is not limited to the following embodiments. Furthermore, not all of the configurations described in the embodiments are essential as means for solving the problem. For clarity of explanation, the following description and drawings are omitted and simplified as appropriate. In each drawing, the same elements are denoted by the same reference numerals, and redundant explanation will be omitted as necessary.
実施の形態1.
本実施の形態に係る歩行補助装置は、例えば、歩行訓練を行う訓練者に装着される。訓練者が歩行補助装置を装着した状態で歩行訓練を行う。例えば、一方の脚に麻痺を患う片麻痺患者である訓練者が、麻痺側の脚部である患脚に歩行補助装置を装着する。以下の説明では、ユーザである訓練者が、リハビリ後期において、歩行訓練システムでの歩行訓練を行う例について説明する。なお、歩行補助装置は、歩行訓練システムでの歩行訓練時に限らず、病院内での歩行時や屋外等での歩行時において、使用されてもよい。
The walking assist device according to the present embodiment is worn, for example, by a trainee who performs walking training. A trainee performs walking training while wearing a walking assist device. For example, a trainer who is a hemiplegic patient suffering from paralysis in one leg attaches a walking assist device to the affected leg, which is the paralyzed leg. In the following description, an example will be described in which a trainee who is a user performs walking training using a walking training system in the latter stage of rehabilitation. Note that the walking assist device may be used not only during walking training using the walking training system, but also when walking in a hospital, outdoors, or the like.
図1は、実施の形態1に係る歩行補助装置を適用する歩行訓練システムの構成について説明する模式図である。図1に示すように、歩行訓練システム1は、訓練者Uの脚部に装着された歩行補助装置2と、訓練者Uの歩行訓練を行う訓練装置3と、を備えている。なお、歩行補助装置2は、訓練装置3以外で使用されていても良い。つまり、歩行補助装置2は単独で使用されていてもよい。例えば、歩行補助装置2を装着した訓練者Uが、階段、平地、坂道などで歩行訓練を行ってもよい。
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating the configuration of a walking training system to which a walking assist device according to the first embodiment is applied. As shown in FIG. 1, the
歩行補助装置2は、例えば、歩行訓練を行う訓練者Uの患脚に装着され、訓練者Uの歩行を補助する。訓練者Uが膝関節に歩行補助装置2を装着した状態で歩行訓練を行う。歩行補助装置2は、膝関節の屈曲方向に抵抗力を与える。
The
図2、及び図3を用いて、歩行補助装置2について説明する。図2は、歩行補助装置2の正面図である。図3は、歩行補助装置2の側面図である。
The
歩行補助装置2は、サポータ21と、ダンパ22と、上腿フレーム23と、下腿フレーム24と、を備えている。歩行補助装置2の下側には短下肢装具が取り付けられていてもよい。サポータ21は、樹脂材料や繊維材料などの伸縮可能な材料により形成されている。サポータ21は膝関節及びその周辺、具体的には、上腿から下腿に渡って配置される。なお、上腿は股関節から膝関節までの部分を示し、下腿は、膝関節から足首関節までの部分を示す。足首関節から下側、つまり先端側の部分を足平とする。上腿、下腿、及び足平をまとめて下肢とする。
The
サポータ21は、歩行補助装置2を膝関節に装着するための面ファスナ21aを有している。訓練者Uは、サポータ21を脚部の周りに巻き回して、面ファスナ21aで固定する。面ファスナ21aは、膝関節の上下、具体的には、上腿の前側、及び下腿の前側にそれぞれ設けられている。面ファスナ21aを用いることで、訓練者Uは、歩行補助装置2を容易に脱着することができる。さらに、歩行補助装置2が訓練者Uの膝関節からずれるのを防止できる。面ファスナ21aにより、訓練者Uは、圧迫度合いを調整することができる。さらに,面ファスナ21aが外れたり、サポータ21がずれたりするのを防止するために、固定バンドを設けてもよい。
The
サポータ21の側部には上腿フレーム23、及び下腿フレーム24が取り付けられている。上腿フレーム23は、上腿に沿って配置されている。下腿フレーム24は、下腿に沿って配置されている。上腿フレーム23と下腿フレーム24とが、ダンパ22を介して連結されている。ダンパ22は、例えば、ロータリーダンパであり、膝関節の側部に位置する。具体的には、ダンパ22の回転軸Axが膝関節の軸とほぼ一致するように膝関節の高さにダンパ22が配置される。上腿フレーム23と下腿フレーム24は、ダンパ22の回転軸Ax周りに回転可能なリンク機構を構成している。
An
ダンパ22は、膝関節の屈曲方向に抵抗力を与える。例えば、ダンパ22は、オイル等の流体の粘性抵抗を利用して、膝関節の屈曲方向の回転を減速させる。ダンパ22は一方向にのみ抵抗力を与える一方向ダンパとすることが好ましい。ダンパ22は、膝関節の伸展方向の抵抗力を与えないようにフリーとなっている。後述するように、ダンパ22は、切替器によって、切替可能となっている。
The
なお、上腿フレーム23と、下腿フレーム24の固定は面ファスナに限られるものではない。例えば,ベルト、ボタン、ピン、バンドなどの固定手段を用いて、上腿フレーム23と、下腿フレーム24を上腿、及び下腿に固定してもよい。このような固定手段を用いても、訓練者Uが歩行補助装置2を装着することができる。
Note that the fixation of the
なお、上述した歩行補助装置2の構成は一例であり、これに限られない。歩行補助装置2は、訓練者Uの脚部に装着され、ダンパ22を有するものであればよい。
In addition, the structure of the
図1の説明に戻る。訓練装置3は、トレッドミル31と、フレーム本体32と、制御装置35と、表示部36と、を有している。トレッドミル31、制御装置35、及び表示部36は、フレーム本体32に固定されている。表示部36は訓練者Uの前方に配置されている。
Returning to the explanation of FIG. The
トレッドミル31は、訓練者Uが歩行するための回転可能なリング状のベルトコンベア311を有し、設定速度Vsでベルトコンベア311を回転させる。訓練者Uは、ベルトコンベア311上に乗り、ベルトコンベア311の移動に応じて歩行を行う。表示部36は、訓練者Uに対する訓練指示、訓練メニュー、訓練情報(設定速度、生体情報等)などの情報を表示する。例えば、表示部36はタッチパネルを備えていてもよく、この場合、訓練者Uは表示部36を介して各種の情報を入力できる。また、訓練装置3は訓練者Uを撮像するカメラなどを有していてもよい。これにより、表示部36が、訓練中の訓練者Uの歩行動作の映像を表示することができる。
The
制御装置35は、例えば、演算処理、制御処理等と行うCPU(Central Processing Unit)、CPUによって実行される演算プログラム、制御プログラム等が記憶されたROM(Read Only Memory)、各種のデータなどを記憶するRAM(Random Access Memory)、外部と信号の入出力を行うインターフェイス部(I/F)、などからなるマイクロコンピュータを中心にして、ハードウェア構成されている。CPU、ROM、RAM及びインターフェイス部は、データバスなどを介して相互に接続されている。
The
図4は、本実施の形態にかかる歩行補助装置2の制御系を示すブロック図である。歩行補助装置2は、ダンパ22、センサ4、切替器28を備えている。
FIG. 4 is a block diagram showing a control system of the walking assist
ダンパ22は、上記のように膝関節の屈曲方向に抵抗力を与える。切替器28は、ダンパ22のモードを切替える。例えば、切替器28としてソレノイドスイッチなどを用いることができる。切替器28は、ダンパ22が第1のモードと第2のモードとが交互に繰り返されるように、ダンパ22のモード切替を行う。第1モードでは、ダンパ22がオフして、屈曲方向に抵抗力を与えないフリーモードとなる。第2モードでは、ダンパ22がオンして、屈曲方向に抵抗力を与えるダンパモードとなる。
The
センサ4は、訓練者Uの歩行動作におけるタイミングを検出する。具体的には、センサ4は、歩行サイクル(歩行周期)における切替タイミングを検出するために設けられている。切替器28は、センサ4での検出結果に基づいて、モードを切替える。つまり、センサ4から出力されるタイミング信号に基づいて、切替器28であるソレノイドスイッチがオンオフ制御される。これにより、歩行サイクルにおける一定のタイミングで、切替器28がダンパ22のモードの切替を行う。センサ4と、切替器28には、歩行補助装置2に搭載されたバッテリ(不図示)により電源が供給されている。
The
図5は、1歩行サイクルにおける歩行動作と、モード切替のタイミングを示す図である。なお、1歩行サイクルは、左脚の一歩と右脚の一歩との合計2歩を含んでいる。図5では、1歩行サイクルが(a)~(m)の順番で示されている。(m)のタイミングの後に(a)のタイミングに戻り,次の歩行サイクルとなる。図5では、(a)~(g)のタイミングで遊脚期となり、(h)~(m)のタイミングで立脚期となっている。(g)のタイミングと(h)の間で、足裏が着地しており、(m)から(a)に戻るタイミングで足裏が離地している。(a)~(c)のタイミングは膝関節の屈曲角度が大きくなっていく屈曲期となり、(d)~(g)のタイミングは、膝関節の屈曲角度が小さくなっていく伸展期となっている。なお、遊脚期、立脚期、屈曲期、及び伸展期は、歩行補助装置2を装着した患脚を基準としている
FIG. 5 is a diagram showing the walking motion in one walking cycle and the timing of mode switching. Note that one walk cycle includes a total of two steps: one step with the left leg and one step with the right leg. In FIG. 5, one walking cycle is shown in the order of (a) to (m). After the timing (m), the process returns to the timing (a), and the next walking cycle begins. In FIG. 5, the swing phase occurs at timings (a) to (g), and the stance phase occurs at timings (h) to (m). The sole of the foot touches the ground between the timing of (g) and (h), and the sole of the foot leaves the ground at the timing of returning from (m) to (a). Timings (a) to (c) are the flexion period when the flexion angle of the knee joint is increasing, and timings (d) to (g) are the extension period when the flexion angle of the knee joint is decreasing. There is. Note that the swing phase, stance phase, flexion phase, and extension phase are based on the affected leg wearing the walking
本実施の形態では、伸展期において、具体的には、(f)のタイミングにおいて、第1モードから第2モードに切り替わっている。また、立脚期から遊脚期に変わるタイミング、具体的には、(m)のタイミングと(a)のタイミングとの間で、第2モードから第1モードに切り替わっている。遊脚期においては、患脚が訓練者Uの体重を支える必要がない。このため、ダンパによって膝関節に対する抵抗力を発生する必要が無くなり、遊脚期のほぼ全体において、屈曲方向に対してダンパをフリーにすることができる。換言すると、立脚期の全体において、ダンパ22が屈曲方向に抵抗力を発生する第2モードになる。
In this embodiment, during the extension period, specifically, the first mode is switched to the second mode at the timing (f). Moreover, the second mode is switched to the first mode at the timing when the stance phase changes to the swing phase, specifically, between the timing (m) and the timing (a). During the swing phase, there is no need for the affected leg to support the weight of the trainee U. Therefore, there is no need for the damper to generate a resistance force against the knee joint, and the damper can be free in the bending direction during almost the entire swing phase. In other words, the
さらに、1歩行サイクルにおいてダンパがフリーとなる第1モードと、抵抗力を発生させる第2モードのみが設けられており、歩行動作中に切替器28が第1モードと第2モードとが交互に切替えている。つまり、切替器28がタイミング信号に基づいて、ダンパ22をオンオフ制御している。このようにすることで、簡便な構成により、適切な制御を行うことができる。例えば、歩行サイクル毎に歩行動作がばらついた場合、センサ4で検出される切替タイミングがばらつくおそれがある。このような場合でも遊脚期から立脚期に切り替わる前のタイミング、つまり、伸展期における任意のタイミングにおいて、ダンパ22が第1モードから第2モードへと切り替わっていればよい。
Furthermore, only a first mode in which the damper is free in one walking cycle and a second mode in which a resistance force is generated are provided, and the
具体的には、(d)~(g)の間において、切替器28がモードを切替えていればよい。センサで検出される切替タイミングの誤差に対するマージンを広くすることができるため、適切に制御することができる。また、伸展期においては、膝関節が屈曲している状態から徐々に伸展方向に回転していく。このため、ダンパ22が第2モードとなっていたとしても、抵抗力が発生しない。よって、ダンパ22が訓練者Uの歩行動作を妨げることなく、モード切替を行うことができる。
Specifically, it is sufficient that the
また、伸展方向においては、歩行サイクルの全体においてダンパをフリーとしているため、訓練者Uは膝関節を自由に伸展させることができる。また、ダンパモードと、フリーモードとの間に、ダンパ22がロックするロックモードがないため、ダンパ22が歩行動作の妨げとなることを防ぐことができる。ロックモードを介さずに第2モードから第1モードに移行するため、容易に適切な制御を行うことができる。
Furthermore, in the extension direction, the damper is free during the entire walking cycle, so the trainee U can freely extend the knee joint. Moreover, since there is no lock mode in which the
なお、上記の説明では、切替器28がダンパ22をオンオフ制御することによって、第1のモードと第2のモードとのモード切替を行っているが、モード切替の制御は、オンオフ制御に限られるものではない。モード切替のタイミングにおいて、ダンパ22の抵抗力を徐々に増加又は減少させるようにしてもよい。例えば、第1のモードと第2のモードと間において、抵抗力が徐々に変化するような期間を設けられてもよい。例えば、第1モードと第2モードとの切替え時において、抵抗力が段階的に増加、又は減少するようにしてもよい。
In addition, in the above description, mode switching between the first mode and the second mode is performed by the switching
また、第1モードは、ダンパ22のフリーモードに限られるものではない。例えば、第1モードにおけるダンパ22の抵抗力が第2モードにおけるダンパ22の抵抗力よりも低くなっていればよい。従って、第1モードにおいて、ダンパ22が抵抗力を発生してもよく、発生しなくてもよい。
Further, the first mode is not limited to the free mode of the
センサ4の出力により、遊脚期と立脚期との切替タイミングを検出して、遊脚期を第1モード、立脚期を第2モードとしてもよい。つまり、遊脚期から立脚期に変わるタイミングと、立脚期から遊脚期に切り替わるタイミングとを、ダンパ22のモードの切替タイミングとしてもよい。切替器28は、第1モードと第2モードとを交互に切替える制御部となる。
The switching timing between the swing phase and the stance phase may be detected by the output of the
また、歩行補助装置2に、膝関節に対して抵抗力を発生するためのアクチュエータが不要となっている。つまり、アシスト用のモータやアクチュエータが不要となり、歩行補助装置2の軽量化、小型化を図ることができる。さらに、パッシブな構成であるオイルダンパなどを用いることで、訓練者Uの歩行動作に追従しやすくなり、制御が容易になる。
Further, the walking assist
また、歩行補助装置2は、センサ4、及び切替器28に電源を供給するためのバッテリを搭載していてもよい。切替器28として低消費電力のソレノイドスイッチが実装されているため、低容量のバッテリを用いた場合でも、切替器28やセンサ4に電源を供給することができる。よって、バッテリを軽量化、小型化することができる。バッテリは、充放電可能な二次電池であってもよく、一次電池であってもよい。また、バッテリは、太陽電池であってもよい。この場合、歩行補助装置2の表面に太陽電池の受光部を設けられていればよい。また、切替器28は、ソレノイドスイッチ以外のスイッチを有していてもよい。例えば、切替器28は、半導体スイッチ等のスイッチを有していてもよい。切替器28は、電子回路からの制御信号によって、スイッチのON/OFFの切替を制御することで、ダンパ22のモードを切り替える構成であってもよい。また、モードを切り替えるための制御部としてソレノイドスイッチを用いることで、小型化、軽量化を図ることができる。
Furthermore, the walking assist
(センサ4の具体例)
センサ4としては、種々のタイプのセンサを用いることができる。以下、センサ4の具体例について説明する。
(Specific example of sensor 4)
As the
センサ4として、すね角度(下肢角度)を検出する角度センサや、すね(下肢)の角速度を検出する角速度センサを用いることができる。下腿フレーム24に取り付けられた角度センサや角速度センサをセンサ4として用いることができる。歩行サイクルにおけるタイミングに応じてすね角度が変化するため、センサ4はすね角度を測定する。すね角度の検出結果は、歩行サイクルに応じた波形を示す。つまり、すね角度は歩行サイクルに応じて周期的に変化する。センサ4によって測定されたすね角度に基づいて、歩行タイミングを検出することができる。
As the
例えば、センサ4の出力値と閾値とを比較して、その比較結果に応じてダンパ22のモードを切替えればよい。例えば、センサ4の出力値が閾値を超えたタイミング、又は閾値を下回ったタイミングを示すタイミング信号に応じて、モード切替が行われる。なお、第1モードから第2モードに切り替わる切替タイミングを検出するための第1閾値と、第2モードから第1モードに切り替わる切替タイミングを検出するための第2の閾値が設定されていてもよい。
For example, the output value of the
あるいは、センサ4として、床面(例えば、トレッドミルのベルトコンベア311)までの距離を測定する測距センサを用いることができる。例えば、靴、足平またはその近傍に取り付けられた測距センサをセンサ4として用いることができる。歩行動作に応じて、足裏から床面までの距離が変わるため、歩行サイクルに応じた波形を示す。つまり、足裏から床面までの距離は歩行サイクルに応じて周期的に変化する。このため、センサ4として測距センサを用いることで、歩行タイミングを検出することができる。例えば、センサ4の出力値と閾値とを比較して、その比較結果に応じてダンパ22のモードを切替えればよい。測距センサとしては、光学式のセンサを用いることができる。
Alternatively, as the
また、複数のセンサ4を組み合わせて、切替タイミングを検出してもよい。例えば、センサ4は、すね角度を検出するために設けられた第1センサと、足裏から床面までの距離を検出するために設けられた第2センサの両方を備えていてもよい。もちろん、センサ4の具体例は上記の例に限られるものではない。センサ4は、歩行補助装置2に実装されていることが好ましい。あるいは、センサ4は、歩行補助装置2の外部に実装されていてもよい。例えば、センサ4は、訓練装置3に取り付けられたカメラ、デプスセンサ、測距センサなどであってもよい。センサ4が外部に設けられている場合、歩行補助装置2が、外部のセンサ4から切替タイミングを示す信号を受信する受信部を備えていればよい。
Further, the switching timing may be detected by combining a plurality of
変形例
以下、本実施の形態にかかる歩行補助装置の変形例について、図6を用いて説明する。図6は、変形例に係る歩行補助装置2の制御系を示すブロック図である。図6では、図4の構成に加えて、歩行補助装置2が演算装置51、メモリ52、送信部53、受信部54を備えている。なお、ダンパ22、切替器28、センサ4については実施の形態1と同様であるため、説明を省略する。
Modification Example Hereinafter, a modification example of the walking assist device according to the present embodiment will be described using FIG. 6. FIG. 6 is a block diagram showing a control system of the walking assist
演算装置51は、例えば、演算処理、制御処理等を行うCPU(Central Processing Unit)、CPUによって実行される演算プログラム、制御プログラム等が記憶されたROM(Read Only Memory)、各種のデータなどを記憶するRAM(Random Access Memory)、外部と信号の入出力を行うインターフェイス部(I/F)、などからなるマイクロコンピュータを中心にして、ハードウェアで構成されている。CPU、ROM、RAM及びインターフェイス部は、データバスなどを介して相互に接続されている。
The
演算装置51には、センサ4からの出力値が入力されている。演算装置51は、センサ4の出力値に対して所定の演算処理を行うことで、歩行サイクルにおける切替タイミングを検出する。例えば、演算装置51は、センサの出力値と閾値を比較することで、切替タイミングを検出する。演算装置51が切替タイミングを切替器28に出力すると、切替器28がダンパ22のモードを切替える。メモリ52は、歩行訓練中におけるセンサ4からの出力値のデータを記憶する。
The output value from the
演算装置51には、切替器28からのモード切替を行ったことを示す切替信号が入力されていてもよい。演算装置51は、切替信号に基づいて切替器28の切替動作をカウントする。演算装置51は、切替器28の切替動作をカウントして、切替回数をメモリ52に書き込む。切替器28の切替回数は、歩数に対応する。このようにすることで、万歩計(登録商標)などを別途装着せずとも、歩行訓練中の歩数を計数することができる。よって、利便性を向上することができる。さらに、歩数カウント用のセンサを別途追加することなく歩行訓練中の歩数を計数することができる。よって、歩数カウント用のセンサを別途追加する構成と比較して、歩行補助装置2の低コスト化、軽量化を図ることができる。
A switching signal indicating that the mode has been switched from the
送信部53は、外部機器、例えば制御装置35や外部サーバにデータを送信する。受信部54は、外部機器からのデータを受信する。送信部53、及び受信部54は、例えば、Bluetooth(登録商標)などの通信規格に従って、データを送受信する。送信部53,及び受信部54による通信は、無線通信であってもよく、有線通信であってもよい。
The
送信部53は、歩行補助装置2が取得したデータ、例えば、歩行訓練中におけるセンサ4の出力値、及び切替器28の切替回数などのデータを外部機器に送信する。これにより、外部機器がデータを収集することができる。よって、外部機器との連携や、メモリ52の容量の削減が可能となる。また、訓練中に、送信部53がセンサ4の出力を自動的に送信するようにしてもよい。
The
受信部54は、外部機器、例えば、制御装置35からのデータを受信する。これにより、歩行タイミングの検出条件を変更することができる。具体的には、切替タイミングを検出するための閾値などの設定を変更することができる。例えば、閾値の設定を変更する場合、制御装置35が閾値の設定を変えるための指令を送信すればよい。受信部54が設定変更の指令を受信すると、演算装置51が閾値を変更する。利用者毎に最適な検出条件を設定することができる。これにより、利用者毎に最適な検出条件を設定することができる。
The receiving
例えば、送信部53がセンサの出力値を制御装置35に送信する。表示部36などがセンサ出力の周期的な波形を表示する。理学療法士などの訓練補助者が、センサ出力の波形を確認しながら、タッチパネル、キーボード、スイッチ、マウスなどの入力装置を操作することで、閾値を設定することができる。
For example, the
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。 Note that the present invention is not limited to the above embodiments, and can be modified as appropriate without departing from the spirit.
1 歩行訓練システム
2 歩行補助装置
3 訓練装置
4 センサ
21 サポータ
22 ダンパ
23 上腿フレーム
24 下腿フレーム
28 切替器
31 トレッドミル
32 フレーム本体
35 制御装置
36 表示部
311 ベルトコンベア
51 演算装置
52 メモリ
53 送信部
54 受信部
U 訓練者
1 Walking
52
Claims (12)
前記脚部の膝関節の屈曲方向に抵抗力を与えるダンパと、
前記ユーザの歩行サイクルにおける切替タイミングを検出するために設けられたセンサと、
前記ダンパによって前記抵抗力が与えられない第1のモードと前記第1のモードよりも前記抵抗力が強くなる第2のモードとが交互に繰り返されるように、前記切替タイミングに応じて前記ダンパのモードを切替える切替器であるスイッチと、を備え、
前記歩行補助装置には、前記膝関節へのアシスト力を発生するアクチュエータが設けられておらず、
前記ダンパは、前記膝関節の伸展方向においてフリーとなる一方向ダンパであり、
前記センサが、靴又は足平に取り付けられ、床面までの距離を測定する測距センサであり、
前記センサの出力値を閾値と比較した比較結果に応じて前記切替タイミングが検出され、
前記切替タイミングを示すタイミング信号に基づいて、前記スイッチがオンオフ制御されることで、前記第1のモードと前記第2のモードが切り替えられている歩行補助装置。 A walking aid device that is attached to a user's leg,
a damper that applies a resistance force in the bending direction of the knee joint of the leg;
a sensor provided to detect switching timing in the user's walking cycle;
The damper is operated in accordance with the switching timing so that a first mode in which the damper does not apply the resistance force and a second mode in which the resistance force is stronger than the first mode are alternately repeated. Equipped with a switch that changes the mode,
The walking assist device is not provided with an actuator that generates an assist force to the knee joint,
The damper is a one-way damper that is free in the direction of extension of the knee joint,
The sensor is a distance sensor that is attached to a shoe or a foot and measures the distance to the floor,
The switching timing is detected according to a comparison result of comparing the output value of the sensor with a threshold value,
The walking assist device is configured to switch between the first mode and the second mode by controlling the switch to turn on and off based on a timing signal indicating the switching timing.
前記センサの出力値と第2閾値との比較結果により、前記第2のモードから前記第1のモードへの切替タイミングが検出される請求項1、又は2に記載の歩行補助装置。 The walking assist device according to claim 1 or 2, wherein the timing of switching from the second mode to the first mode is detected based on a comparison result between the output value of the sensor and a second threshold value.
前記太陽電池の受光部が前記歩行補助装置の表面に設けられている請求項1~5のいずれか1項に記載の歩行補助装置。 The walking assist device is provided with a solar cell that supplies power to the sensor or the switch ,
The walking assist device according to any one of claims 1 to 5, wherein the light receiving section of the solar cell is provided on the surface of the walking assist device.
前記歩行補助装置は
前記脚部の膝関節の屈曲方向に抵抗力を与えるダンパと、
前記ユーザの歩行サイクルにおける切替タイミングを検出するために設けられたセンサと、
前記切替タイミングに応じて前記ダンパのモードを切替える切替器であるスイッチと、を備え
前記ダンパによって前記抵抗力が与えられない第1のモードと前記第1のモードよりも前記抵抗力が強くなる第2のモードとが交互に繰り返されるように、制御され、
前記歩行補助装置には、前記膝関節へのアシスト力を発生するアクチュエータが設けられておらず、
前記ダンパは、前記膝関節の伸展方向においてフリーとなる一方向ダンパであり、
前記センサが、靴又は足平に取り付けられ、床面までの距離を測定する測距センサであり、
前記センサの出力値を閾値と比較した比較結果に応じて前記切替タイミングが検出され、
前記切替タイミングを示すタイミング信号に基づいて、前記スイッチがオンオフ制御されることで、前記第1のモードと前記第2のモードが切り替えられている歩行補助装置の制御方法。 A method for controlling a walking aid device worn on a user's leg, the method comprising:
The walking assist device includes a damper that applies a resistance force in the bending direction of the knee joint of the leg;
a sensor provided to detect switching timing in the user's walking cycle;
a switch that is a switch that switches the mode of the damper according to the switching timing;
controlled so that a first mode in which the resistance force is not applied by the damper and a second mode in which the resistance force is stronger than in the first mode are alternately repeated;
The walking assist device is not provided with an actuator that generates an assist force to the knee joint,
The damper is a one-way damper that is free in the direction of extension of the knee joint,
The sensor is a distance sensor that is attached to a shoe or a foot and measures the distance to the floor,
The switching timing is detected according to a comparison result of comparing the output value of the sensor with a threshold value,
A method for controlling a walking assist device, wherein the first mode and the second mode are switched by controlling the switch on and off based on a timing signal indicating the switching timing.
前記センサの出力値と第2閾値との比較結果により、前記第2のモードから前記第1のモードへの切替タイミングが検出される請求項7、又は8に記載の歩行補助装置の制御方法。 The method of controlling a walking assist device according to claim 7 or 8, wherein the timing of switching from the second mode to the first mode is detected based on a comparison result between the output value of the sensor and a second threshold value.
前記太陽電池の受光部が前記歩行補助装置の表面に設けられている請求項7~11のいずれか1項に記載の歩行補助装置の制御方法。 The walking assist device is provided with a solar cell that supplies power to the sensor or the switch ,
12. The method of controlling a walking assist device according to claim 7, wherein the light receiving section of the solar cell is provided on the surface of the walking assist device.
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